Mensen die zijn gearresteerd voor DUI's of andere aan alcohol gerelateerde delicten, krijgen soms de opdracht om zogenaamde SCRAM-armbanden (Secure Continuous Remote Alcohol Monitoring) te dragen. Het apparaat, meestal op de enkel gedragen, kan alcoholgebruik via de huid detecteren en autoriteiten waarschuwen als de gebruiker zijn of haar proeftijd heeft gebroken door te drinken. Patiënten in revalidatieprogramma's onderwerpen zich vaak ook aan alcoholcontrole, vaak door middel van regelmatige Breathalyzers of bloedonderzoek. Maar SCRAM-armbanden zijn onhandig en soms beschamend en tests vereisen regelmatig bezoek.
Een team van wetenschappers van de Universiteit van Californië, San Diego, heeft een potentieel alternatief bedacht: een kleine implanteerbare chip. De biosensor van één kubieke millimeter wordt onder de huid geïnjecteerd en aangedreven door een draagbaar apparaat zoals een smartwatch.
"Op dit moment kan deze chip nuttig zijn voor alcoholmonitoring tijdens behandeling of omleidingsprogramma's", zegt Drew Hall, professor elektrotechniek aan de Jacobs School of Engineering van UC San Diego, die het project leidde. "Dit is echter een platformtechnologie die volgens ons kan worden uitgebreid naar vele andere gebieden van behandeling en monitoring van middelenmisbruik en uiteindelijk andere monitoring van ziekten."
Hall's team presenteerde hun onderzoek op de IEEE Custom Integrated Circuits Conference 2018 eerder deze maand in San Diego.
De chip bevat een sensor bedekt met alcoholoxidase, een enzym dat, wanneer het alcohol tegenkomt, een bijproduct genereert. Wanneer de sensor het bijproduct detecteert, verzendt deze een draadloos signaal naar de wearable die de chip voedt. Dit kan vervolgens worden doorgegeven aan artsen, revalidatieprogramma's, wetshandhavingsfunctionarissen of anderen. Andere sensoren op de chip meten achtergrondsignalen en pH-waarden om de bloedalcoholwaarden nauwkeuriger te maken.
De chip verbruikt slechts een kleine hoeveelheid stroom - 970 nanowatt, ongeveer een miljoen keer minder dan de stroom die een smartphone gebruikt om te bellen. Dit vermindert het risico van warmteontwikkeling in het lichaam, wat mogelijk schadelijk is. De onderzoekers testten de chip in vitro en bootsten de geplande omgeving na door alcohol te gebruiken in verdund menselijk serum onder de huid van varkens.
Het team zegt dat de chip een aantal voordelen heeft ten opzichte van traditionele alcoholcontrolesystemen. In tegenstelling tot SCRAM-armbanden is het totaal onopvallend. Het is mogelijk nauwkeuriger dan een Breathalyzer en de gebruiker hoeft niet naar een kliniek te gaan zoals een bloedtest. Er zijn ook enkele nieuwe tijdelijke tattoo-gebaseerde alcoholsensoren, maar deze zijn slechts voor eenmalig gebruik en kunnen gemakkelijk worden verwijderd.
Een van de meest uitdagende onderdelen van het ontwikkelingsproces was gewoon de grootte van de chip, zegt Hall.
"Deze chip is erg klein en het is moeilijk om mee te werken", zegt hij. "Ondanks het feit dat we een laboratorium vol met apparatuur hadden voor mijn andere onderzoeksprojecten, moesten we verschillende stukken van zeer gespecialiseerde apparatuur voor dit project kopen, gewoon vanwege de omvang en de hanteringsbeperkingen."
De volgende stap is het verbeteren van de levensduur van de sensor. Er zijn sommige soorten sensoren, zoals continue glucosemonitors, die ongeveer twee jaar meegaan, en het team hoopt een vergelijkbare levensduur te bereiken. In de komende jaren zal het team dierproeven uitvoeren en hopelijk doorgaan met proeven op mensen.
Volgens het National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism van de National Institutes of Health hebben ongeveer 15, 1 miljoen Amerikaanse volwassenen van 18 jaar en ouder een alcoholstoornis. Dit omvat ongeveer 8, 4 procent van de mannen en 4, 2 procent van de vrouwen. Jaarlijks sterven ongeveer 88.000 Amerikanen aan alcoholgerelateerde oorzaken, waaronder bijna 10.000 doden bij ongevallen met rijden onder invloed van alcohol.
"Ik geloof dat alcoholmonitoringsystemen alleen nuttig zijn als ze een klein onderdeel vormen van een ondersteuningsplan voor mensen die proberen te herstellen van alcoholverslaving", zegt Mike Delaney, een verslavingsadviseur die heeft gewerkt met revalidatieprogramma's in het VK en elders.
Delaney denkt dat de systemen het best kunnen worden gebruikt als onderdeel van een revalidatieprogramma, niet als straf.
"Mijn bezorgdheid over het implanteerbare apparaat is dat het een juridisch afschrikmiddel wordt tegen mensen die alcohol- of drugsgerelateerde misdaden hebben begaan en wordt gebruikt als onderdeel van een straf waardoor het straf wordt in plaats van behandeling", zegt hij. "Verslaving moet worden behandeld als een gezondheidsprobleem en niet als een crimineel probleem."
